三篇水环境化学市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第三篇第三篇 水水 环环 境境 化化 学学 世界上可供人类利用淡水资源仅占地球水资源0.64%。重点转向重点转向 (1)有毒难降解有机污染物水环境行为和归趋模式方面研究;(2)金属存在形态与生物有效性及生物地球化学循环研究;(3)饮用水资源保护及地下水污染问题。1第1页 第三篇第三篇 水水 环环 境境 化化 学学 教学要求:1.掌握天然水组成和性质;2.溶解和沉淀，氧化还原，配合作用及固-液界面相互作用等基本化学原理在水环境化学中应用；3.掌握主要有毒难降解有机污染物环境行为和归趋模式基本原理。2第2页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成水质概况水质概况 地球表面有70.8%为海洋所覆盖，占地球总水量97.3%，淡水只占2.7%，可供人类使用淡水资源约为850万km3，仅占地球总水量0.64%。我国水资源比较丰富，约为27210亿m3，居世界第六位。当前用水量仅次于美国。对44个城市水质调查:地下水93.2%被污染，地表水100%污染.3第3页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成天然水系类别天然水系类别4第4页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成天然水组成天然水组成 天然水化学组成形成过程天然水化学组成形成过程 考虑岩石风化和土壤生成等相关过程。风化过程风化过程 地壳中原生岩石是火成岩，经过风化作用、迁移和沉积作用而成为沉积岩，沉积岩经地壳变迁可重新转入大陆，也可再经变质岩转为火成岩，组成岩石循环。水关键作用水关键作用 大气组成受到火山排出物直接或间接影响，提供CO2和氧化剂(O2)而参加化学转化过程。5第5页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成天然水中主要离子组成天然水中主要离子组成 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3、NO3、Cl和SO42为天然水中常见八大离子，占天然水中离子总量9599%。水中金属离子水中金属离子 水溶液中金属离子经过化学反应能够到达最稳定状态，酸-碱、沉淀、配合及氧化-还原等反应是它们在水中到达最稳定状态过程。6第6页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成溶解在水中气体溶解在水中气体水生生物水生生物 水生生物可直接影响许多物质浓度，包含代谢、摄取、转化、存贮和释放等。自养生物和异养生物自养生物和异养生物 自养生物利用太阳能或化学能量，把简单、无生命无机物元素引进其复杂生命分子中即组成生命体。异养生物利用自养生物产生有机物作为能源及合成它本身生命原始物质。7第7页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成溶解氧（溶解氧（DODO）水体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶于水中氧称为溶解氧。水体受污染对其溶解氧反逐步降低，所以，水中溶解氧浓度是表明水体污染程度主要指标之一。地面水要求溶解氧含量不能低于4毫克/升。8第8页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成生物生物(或生化或生化)需氧量（需氧量（BODBOD5 5）生物(或生化)需氧量BOD5是另一个水质主要参数，它是指在一定体积水中有机物降解所要耗用氧量。化学需氧量（化学需氧量（CODCOD）化学需氧量是指水样在要求条件下用氧化剂处理时，其溶解性或悬浮性物质消耗氧化剂量。9第9页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成天然水性质天然水性质 碳酸平衡碳酸平衡 在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3、CO32等四种化合态，常把CO2、H2CO3合并为H2CO3，H2CO3含量极低，主要是溶解性气体CO2。10第10页 碳酸平衡系统11第11页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成天然水碱度和酸度天然水碱度和酸度 碱度是指水中能与强酸发生中和作用全部物质，即能接收质子H+物质总量。组成水中碱度物质：（1）强碱在溶液中全部电离生成OH离子；（2）弱碱在水中发生反应生成OH离子；（3）强碱弱酸盐如各种碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸 盐等，水解生成OH或者直接接收质子H+。12第12页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成 酸度是指水中能与强碱发生中和作用全部物质，亦即放出H+或经过水解能产生H+物质总量。组成水中酸度物质：（1）强酸；（2）弱酸如CO2、H2CO3、H2S、蛋白质以及各种有机酸类；（3）)强酸弱碱盐。天然水体缓冲能力天然水体缓冲能力 天然水体pH值普通在69之间。水中含有各种碳酸化合物控制水pH值并含有缓冲作用。13第13页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成水硬度水硬度 水中所含钙、镁离子总量称为水总硬度。水硬度分级 总硬度 水质 04度 很软水 48度 软水 816度 中等硬水 1630度 硬水 30度以上 很硬水 惯用“度”作为硬度单位。比如l0mg/LCaO称为1德国度，l0mg/LCaCO3称为法国度。14第14页第一章第一章 天然水性质和组成天然水性质和组成天然水体中颗粒物和沉积物天然水体中颗粒物和沉积物 总残渣包含过滤性残渣(又称总溶解性固体物TDS)和非过滤性残渣(又称悬浮物或悬浮固体物SS)。总残渣又可分为挥发性残渣和固定残渣两部分.天然水体中颗粒物质起源天然水体中颗粒物质起源（1 1）陆生岩石碎屑）陆生岩石碎屑 包含石英(SiO2)、刚玉(Al2O3)或赤铁矿 (Fe2O3)等颗粒物.（2 2）粘土矿物）粘土矿物（3 3）碳酸盐和硅石）碳酸盐和硅石 （4 4）颗粒状有机物）颗粒状有机物（5 5）天然和人造化学物质）天然和人造化学物质15第15页天然水体天然水体-海洋海洋海洋海洋 海洋覆盖着70.8%地球表面，总面积约3611012m2，平均深度3800m，总体积为13701015m3。海水离子强度I约为0.7。温度和盐度是决定海水各种性质决定性因数。海水pH值在表层为8.18.3，在深层可下降到7.8。溶解于海水中物质按它们存在数量分为三类，即主要离子、少许物质和微量元素。16第16页天然水体天然水体-海洋海洋 主要成份依次为Cl、Na+、Mg2+、SO42、Ca2+、K+和（HCO3+CO32）。含氯量包含水样中氯化物、溴化物和碘化物总和(后二者被折算为氯化物)。盐度和含氯量之间经验关系式为：盐度=0.03+1.805（含氯量）多数海水盐度在33-37。17第17页天然水体天然水体-海洋海洋18第18页天然水体天然水体-海洋海洋海洋污染问题海洋污染问题(1)由汇入海洋河水夹带工农业废水以及投弃海洋各种工业废物；(2)在由河水夹带入海生活污水中含有很丰富营养物质，可在河口、海湾地域引发赤潮；(3)海岸建立核电站、热电站排水中放射性污染物和热污染；(4)运输船只机房排出机油，由海难事件中油轮倾翻大量原油；(5)各种塑料制件(破碎鱼网、船上丢弃人海废塑料制品)；(6)由旅游事业引发海滨地域污染等。19第19页天然水体天然水体河流河流二、河流二、河流 大气降水及来自地下水向低洼处聚集，并在重力作用下沿泄水长条形凹槽流动，且终年有水者称为河流。常年性流水和槽床(即河床)是形成河流基本条件。相关河流水体基本综合性质有受纳水量、水位、流速、流量、含固量、矿化度(即以g/kg表示离子总浓度)等。与地下水相比，河流是敞开流动水体；与海洋相比，河流只有很小水量(占地球总水量百万分之一)。20第20页天然水体天然水体河流河流 主要离子中，Na+、Ca2+占大多数，阴离子含量普通递减次序是HCO3、Cl、SO42。河流主要污染物是各种有毒金属和各类有机物。释入河流重金属污染物(Hg、Cd、Pb等)很轻易被水中悬浮颗粒物吸附，随即沉入水底。当富含有机物城市污水经排污管释入河流水体后，随水逐流污染物会引发上下游水段内溶解氧渐次降低效应，造成种种不良环境后果。21第21页天然水体天然水体湖泊湖泊三、湖泊三、湖泊 由地面上大小形状不一样洼地积水而成湖泊。形成湖泊必须条件是要含有一个周围高、中间低能蓄水湖盆以及长久有水蓄积。湖水中含钙、镁、钠、钾、硅、氮、磷、锰、铁等元素，其中氮、磷等元素引发富营养化问题是湖泊主要污染问题。富营养化是湖泊等水体衰老表现，极端富营养化会使湖泊演化为沼泽或干地。由酸雨引发湖水酸化是湖泊严重污染问题。22第22页天然水体天然水体地下水地下水四、地下水四、地下水 地下水主要水源是大气降水。降水中一部分经过岩石和土壤间隙而渗透地下形成地下水。严格地说，存在于地表之下饱和层水体才是地下水，即是由水重力克服了向上毛细管力从而汇聚在此水分。地下水水质特点：地下水水质特点：(1)悬浮颗粒物含量极少，水体清沏透明；(2)无菌、盐分高、硬度大、含较多量有机物；(3)不与空气接触，水体呈还原态，铁、锰等元素以低价形态存在；(4)水温不受气温影响；(5)因有岩石等阻隔，流动速度很小，各部位水层水质也可有很大差异。23第23页天然水体天然水体地下水地下水地下水中污染物质地下水中污染物质n耗氧污染物 n病原体，如细菌、病毒、原生动物等 n植物营养物质 n有机化学物品 n放射性物质 24第24页天然水水质天然水水质 水质指标水质指标 水质、水量和水能是度量水资源可利用价值三个主要指标.水质指标指水样中除水分子外所含杂质种类和数量或浓度。天然水(也兼及各种用水、废水)水质指标，可分为物理、化学、生物、放射性四类。水质标准水质标准 国家环境保护局于1988年公布了地面水环境质量标准GB3838一88(相关海水水质标准另列于GB3097一82).25第25页天然水水质天然水水质 类：类：适合用于源头水、国家自然保护区；类：类：适合用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、宝贵鱼 类保护区、鱼虾产卵场等；类：类：适合用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、普通鱼 类保护区及游泳区；类：类：适合用于普通工业用水区及人体非直接接触娱乐用水区；类：类：适合用于农业用水区及普通景观要求水域。26第26页